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行业新闻

车身零部件新工艺代替传统冲压工艺解析


Date: 2024/1/8 17:17:57

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近年来,国内“新基建”政策的推动,以及智能化、数字化和5G技术的普及与应用,大大加快了汽车产业进程。车身冲压、焊装及连接工艺该如何与“轻量化”、“智能化”、“工业4.0”等新时代概念相结合?汽车冲压产业该如何加速新工艺技术的开发与应用?轻量化及复合性材料如铝镁合金、碳纤维等在汽车上的运用,新能源汽车、电动汽车的迅猛发展,车身连接工艺将有哪些挑战?本届大会将聚焦上述问题,为汽车制造商提供新的思路。


随着我国基础设施建设进程的不断加快,我国工程机械行业发展迅速,汽车产业的智能装备企业及系统集成商也纷纷进入工程机械领域,加快工程机械行业智能绿色化进程。本届大会也将聚焦工程机械焊装智能产线的打造及管理


此次活动包括1场全体大会3场主题论坛活动预计吸引来自超过400+整车厂、电池电机生产厂家的研发、生产工程技术人员,150+一二级原始设备供应商,共1800+核心决策人注册参会。


近年来,中国汽车工业发展突飞猛进,汽车工业已成为国民经济发展的重要支撑产业。国家政策不断推进节能减排和车辆轻量化的发展要求,新材料、新工艺、新技术脱颖而出,碳纤维、增强塑料、铝合金和镁合金等轻量化材料的应用,热冲压成形、激光拼焊和注塑及一体化压铸工艺在车身的应用已成为当前汽车节能减排的重要发展方向。


01
激光拼焊成形

工艺原理:

激光拼焊技术是指激光功率密度达到一定值时,将工件表面温度迅速升高,短时间内达到沸点,将两个工件拼焊部位熔化、冷却,然后凝结成一个整体的过程。这项技术可以将不同等级、不同强度和不同厚度的钢板采用激光拼焊技术连接,从而实现最大程度的减轻重量,并提高安全性。热冲压和激光拼焊相结合可以解决大多数汽车零部件对轻量化的要求。这种拼焊板一般由两个或三个工件焊接而成,侧围门环属于典型的多种厚度钢板通过激光拼焊结合而成的结构

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多种厚度钢板门环

工艺流程

预处理(除污垢)→对位→焊接→后处理(焊缝打磨)。


技术优势:
  • 优化了车身部件质量,实现更大程度的车身轻量化;
  • 加热集中,工件焊接变形性小;
  • 简化制作工艺,减少投入设备工序,减低了生产成本;
  • 降低了整备质量,从而减少汽车油耗;
  • 原材料使用率大大提高,减少废料,达到环保目的;不同材料和厚度组合,使结构刚度提升,增加了抗腐蚀性。


典型应用场景
激光拼焊工艺解决了由传统单一厚度材料所不能满足的超宽板及零件不同部位具有不同工艺性能要求的工艺问题。该项技术在汽车行业主要应用于车身侧围外板、侧围内板、B 柱、顶盖、车门内板、地板等。


02
多纤维复合材料成型
工艺原理:
HP-RTM(高压树脂传递模塑成形工艺)是指利用高压压力(80bar)将树脂对冲混合并注入到已经经过剪裁预成形的增强纤维材料和预置嵌件的真空密闭模具内,经树脂流动充模、浸渍、固化和脱模,获得复合材料制品的成形工艺。

PCM(聚合物复合材料):预浸料模压成形工艺将预浸料按照一定的产品造型,铺覆在金属模具上,合模后,在一定温度和压力下,产品固化成形。

SMC(玻璃纤维)模压成形工艺将一定量的经过一定预处理的模压料放入预热的压模内,施加较高的压力使模压料充满模腔。在预定的温度条件下,模压料在模腔内逐渐固化,然后将SMC 产品从压模内取出,再进行必要的辅助加工即得到最终产品。

LFT(长纤维增强热塑性材料)注塑成形工艺采用螺杆一线式实现在线混配注塑成形,主要由合模机构、塑化注射机构、进纤系统、液压系统和电器控制系统组成,配以切纤机、机械手、模温机等构成,借助外力牵引纤维粗纱经过浸渍、固化和切料等工序来制备LFT 材料,成形后的材料截面固定且实现材料连续生产。


工艺流程
(1)HP-RTM 成形
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多种厚度钢板门环
(2)PCM 预浸料模压成形
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预浸料模压成形工艺流程
(3)SMC 模压成形
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SMC 模压成形工艺流程
(4)LFT 挤出成形
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LFT 挤出成形工艺流程

技术优势:
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典型应用场景
多纤维复合材料使用以上制程工艺,常见于车身系统的四门两盖、散热器罩、保险杠、底板、门窗框架,底盘系统的横纵梁、支架、轮毂、板簧、汽车发动机系统的连杆、摇臂油箱底壳、传动系统的传动轴、减速器、制动系统的刹车片等部件。HP-RTM 和PCM制品因为具有非常好的纤维取向,刚强度等力学性能较好,更适合制造钢制车身上的大型框架结构和钣金结构件,如车身框架、外覆盖件等;而SMC 和LFT 制件因使用非连续纤维,在力学性能上表现稍弱,但更适合生产复杂结构的小型异形件,且部件厚度可以较大。


03
一体化压铸成型
工艺原理:
压力铸造(简称压铸)是指在高速高压的作用下,将液态或半液态金属填入压铸模型腔,并使金属液在一定的压力下快速凝固成铸件的一种精密铸造方法。高速高压是压铸技术与其他铸造方法的根本区别,也是最重要的特点。

近年来,随着新能源汽车国内市场占有率的进一步提高,压铸工艺的使用范围也从传统的动力总成壳体(电机、多合一动力总成)、电池壳体发展到车身结构件,大型压铸机锁模力也从5000 吨快速发展到12000 吨,车身结构件越做越大,集成的零件也越来越多,从最初的减振塔发展到发动机仓、后地板等大压铸件,一体化压铸工艺大行其道。

工艺流程
熔炼→压铸→去浇道→清理→矫形→检测→机加工→标准件压铆→涂装→检测→成品。

技术优势:
  • 压铸时金属液体承受压力高,流速快,产品质量好,尺寸稳定,互换性好。
  • 生产效率高,适合大批量生产,经济效益好。
  • 对于车身结构件来说,如果采用铝合金压铸工艺,可以用一个压铸件代替原来多个冲压件点焊而成的焊接总成件,从而省掉冲压焊接工序,省时省力。如国内某整车厂后地板采用一体化压铸工艺后,车身下部重量降低30%,制造成本下降40%,车身下部零件数量比上一代车身下部减少79 个,焊点数量由700 ~800 个减少至50 个,制造时间由传统工艺的2 ~3 小时减少至3 ~5 分钟,成功实现了生产效率的提高,生产成本的下降。

典型应用场景
起初在一些高端车型上采用压铸工艺的车身结构件主要有前减振塔、后减振塔、仪表台、后轮罩、中通道、A 柱、B 柱、车门内板等,近几年来,车身结构件有大型化的趋势,多家车企目前已积极部署发动机仓、后地板等大总成件的压铸工艺。
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车身结构件压铸第一阶段
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车身结构件压铸第二阶段


文章来源:锻造与冲压


eCar Lightweight Expo 2024 上海轻量化设计与制造展AMTS 2024主题展之一,将于2024年7月3-5日在上海新国际博览中心举办。


展会依托于上海国际汽车制造技术与装备及材料展览会(AMTS)在汽车研发、设计、制造前端市场20年的人气和产业资源积累,专注于汽车设计、研发领域新材料及材料性能测定、复材成型、碳工程、铝工程及多材料连接技术与设备。除了继续展示汽车轻量化新材料、轻量化制品部件、轻量化的加工工艺及结构优化的相关产品和设计方案外,还将为eCar产业链的设计、研发、技术、采购、科研院所、工程技术提供完整的解决方案,更是底盘与车身结构件一体成型相关技术、产品的交流及展示平台。


展示范围包含:轻量化解决方案相关企业及设计公司、软件及工具新材料及材料性能测定(铝、镁、钛及其合金、工程塑料及复合材料等);复材成型技术及装备(热成型、挤压、冲压、滚压、液压、模具、检测及质量控制等);碳工程技术及装备铝及镁工程技术及装备(特别是底盘与车身结构件一体化压铸技术及相关设备、模具、材料、工艺等);多材料连接技术与设备前瞻轻量化关键零部件技术(供应链)(车身 、底盘 、内外饰等汽车轻量化、相关压铸件、锻造件、冲压件等);其他(机加、质量控制与检测、环保等)


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邮箱:info@for-expo.com

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